(57)【要約】  【課題】    保護基板厚みが互いに異なる２つの規格の高密度光ディスク、ＤＶＤとＣＤを含む、記録密度が異なる４種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学素子を搭載した光ピックアップ装置を提供する。  【解決手段】  第１光ディスク専用の対物光学素子ＯＢＪ１と、第２光ディスク専用の対物光学素子ＯＢＪ２を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、いずれの光ディスクに対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしている。【選択図】    図５
2005353261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の光束を用いて、第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体および第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録のみを行う光ピックアップ装置において、
波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生および／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１            （１）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。        
【請求項２】
少なくとも波長λ１の第１光束及び波長λ２（λ１≠λ２）の第２光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体および第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体及び前記第１及び第２情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を有する第３光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
第１光束を出射する第１光源と、
第２光束を出射する第２光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光源から出射された第１光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第２光源から出射された第２光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生および／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１          （１）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
少なくとも波長λ１の第１光束及び波長λ２（λ１≠λ２）の第２光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体および第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体及び前記第１及び第２情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を有する第３光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
第１光束を出射する第１光源と、
第２光束を出射する第２光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生および／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第１対物光学素子及び前記第２対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１          （１）
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
少なくとも波長λ１の第１光束、λ２（λ１≠λ２）の第２光束及びλ３（λ１≠λ３且つλ２≠λ３）の第３光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体、第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体、前記第１及び第２光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１且つｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、
前記波長λ３の第３光束を出射する第３光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光源から出射された第１光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第２光源から出射された第２光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第３光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第４の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、              
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
少なくとも波長λ１の第１光束、λ２（λ１≠λ２）の第２光束及びλ３（λ１≠λ３且つλ２≠λ３）の第３光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体、第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体、前記第１及び第２光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１且つｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、
前記波長λ３の第３光束を出射する第３光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第３光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第４の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、              
前記第１対物光学素子及び前記第２対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記第１及び第２対物光学素子の一方は前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行うために用いられ、他方は前記第２乃至第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行うために用いられることを特徴とする請求項４又は５に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記第１又は第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際、前記第１光源から出射した第１光束が前記第１又は第２光情報記録媒体に向かう光路内に、前記第１又は第２対物光学素子を可動して配置させる対物光学素子駆動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物光学素子駆動手段は、前記第１及び第２対物光学素子を保持し且つその各光軸が同一円周上に位置するよう保持する中心軸に対し回動可能なレンズホルダと、前記レンズホルダの端縁部に前記レンズホルダの中心軸に設けられた支軸を回転駆動する駆動手段とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第１回動動作により保持されている前記第１対物光学素子を光路内に配置させ、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第２回動動作により保持されている前記第２対物光学素子を光路内に配置させることを特徴とする請求項７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記第１及び第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の際、前記第１及び第２対物光学素子を固定的に配置すると共に、前記第１光源から出射した第１光束が通過する光路内に配置された、入射する前記第１光束を、互いに異なる第１及び第２の方向に分離させるビームスプリッタを有し、
前記ビームスプリッタは、分離した前記第１光源から出射した第１光束の一部を前記第１対物光学素子に入射させる一方、第１光束の一部を前記第２対物光学素子に入射させるよう構成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記ビームスプリッタは、前記ビームスプリッタは、入射光束の偏光方向成分によって分離する偏光ビームスプリッタである事を特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記ビームスプリッタは、入射光束を透過光と反射光とに分離するハーフミラーである事を特徴とする請求項９に記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１光源と前記ビームスプリッタとの間の光路中にはλ／４波長板を配置することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記第１乃至第３光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項４乃至１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記第２及び第３光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項４乃至１２のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
前記第１乃至第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の際、前記第１及び第２対物光学素子がそれぞれ固定的に配置され、
前記第１光源から出射した第１光束と、パッケージ化された前記第２及び第３光源から出射した第２及び第３光束とが入射する位置に配置され、入射した前記第１光束と、前記第２乃至第３光束とを選択的に透過又は反射させる波長選択素子と、
前記波長選択素子を通過又は反射した前記第１乃至第３光束が入射する位置に配置され、入射光束を平行光にするコリメータと、
前記コリメータと通過した前記第１乃至第３光束のうち少なくとも一つの光束の光束系を変更するビームエキスパンダと、
前記ビームエキスパンダを通過した前記第１乃至第３光束が共に入射する位置に配置された１／４波長板と、
前記第１光束乃至第３光束が共に入射する位置に配置され、前記第１光束の一部を透過、一部を反射すると共に、前記第２及び第３光束は透過もしくは反射させる特性を有するハーフミラーと、を有し、
前記ハーフミラーを透過した第１光束の一部は前記第１対物光学素子に入射され、反射した第１光束の一部は前記第２対物光学素子に入射される一方、
前記ハーフミラーを透過又は反射した第２及び第３光束は前記第１対物光学素子又は前記第２対物光学素子に入射されるよう構成されている事を特徴とする請求項１２又は１３記載の光ピックアップ装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２の対物光学素子の内少なくとも一方は、プラスチックで構成されると共に、位相構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２の対物光学素子の少なくとも一方は、第１光学素子と第２光学素子とを含み、前記第１及び第２光学素子の一方はプラスチックで構成された光学素子であり、他方は位相構造を有する光学素子であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２の対物光学素子の少なくとも一方は、第１光学素子と第２光学素子とを含み、前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された位相構造を有する光学素子であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の光ピックアップ装置。              
【請求項２０】
波長λ１（４００ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の第１光束、λ２（６４０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍ）の第２光束及びλ３（７８０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍ）の第３光束を用いて、第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体、第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体、前記第１及び第２光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１且つｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、
前記波長λ３の第３光束を出射する第３光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物素子の内、第１対物光学素子を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、第２対物光学素子を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１及び第２対物光学素子の内、第２対物光学素子を用いて第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第３光束を前記第１及び第２対物光学素子の内、第２対物光学素子を用いて第４の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２とは、
２．５＜ｔ２／ｔ１              （１）
を満たすとともに、
前記第２対物光学素子は、前記第１乃至第３光束の一部であって、光軸を含む中央光束部分が通過する第１領域と、前記中央光束部分よりも外側の中間光束部分が通過する第２領域とを有し、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際は、前記第１及び第２領域を通過する第１光束を前記第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際は、前記第１領域及び第２領域を通過する第２光束を前記第第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際は、前記第１領域を通過する第３光束を前記第４光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記第２対物光学素子は、前記第１領域に第１回折構造を形成し、前記第２領域に前記第２回折構造を形成しており、前記第２対物光学素子に対して、前記第１光束は収束光として入射する一方、前記第３光束は発散光として入射する構成からなることを特徴とする請求項２０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記第２対物光学素子は、前記第１回折構造に入射する第１乃至第３光束に対してはそれぞれ１０次光、６次光、５次光として回折され、前記第２回折構造に入射する第１及び第２光束に対してはそれぞれ５次光、３次光として回折される構成を有することを特徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ装置。  
【請求項２３】
前記第２対物光学素子は、前記第１回折構造に入射する第１乃至第３光束に対してはそれぞれ２次光、１次光、１次光として回折され、前記第２回折構造に入射する第１及び第２光束に対してはそれぞれ２次光、１次光として回折される構成を有することを特徴とする請求項２１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２の対物光学素子の内、少なくとも一方はプラスチック材料で構成された回折構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２５】
前記第１及び第２の対物光学素子の少なくとも一方は、第１光学素子と第２光学素子とを含み、前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された回折構造を有する光学素子であることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項２６】
前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする請求項２０乃至２５に記載の光ピックアップ装置。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザや、第２高調波を利用して赤外半導体レーザの波長変換を行う青色ＳＨＧレーザ等、波長４００〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されつつある。
【０００３】
これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物レンズのＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。以下、本明細書では、青紫色レーザ光源を使用する光ディスク及び光磁気ディスクを総称して「高密度光ディスク」という。
【０００４】
ところで、高密度光ディスクとして、現在２つの規格が提案されている。１つはＮＡ０．８５の対物レンズを使用し保護基板厚みが０．１ｍｍであるブルーレイディスク（以下、ＢＤと略記する）であり、もう１つはＮＡ０．６５乃至０．６７の対物レンズを使用し保護基板厚みが０．６ｍｍであるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤと略記する）である。将来、市場にこれら２つの規格の高密度光ディスクが流通する可能性があることを鑑みると、何れの高密度光ディスクに対しても記録／再生が行える高密度光ディスクプレーヤ／レコーダが望まれる。
【０００５】
一方、高密度光ディスクに対してのみ情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダの製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高める。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダ等に搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。
【０００６】
ここで、保護基板の厚みが互いに異なり、光源波長が同じである２種類の光ディスクに対してコンパチブルに記録／再生を行える２焦点対物レンズが、以下の特許文献１及び２に記載されている。特許文献１及び２に開示された２焦点対物レンズは、レンズ表面に形成した回折構造により、入射光束の光量を２つの焦点に配分することで、保護基板厚みが互いに異なる光ディスクの記録／再生を行うものである。また、以下の特許文献３には位相構造としての回折構造を有し、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して共通に使用可能な対物光学系、及びこの対物光学系を搭載した光ピックアップ装置が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１７９０２０号公報
【特許文献２】特開平９−１２００２７号公報
【特許文献３】ヨーロッパ公開第１３０４６８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
然るに、上記の特許文献１及び２に開示された２焦点対物レンズは、記録／再生の対象となる光ディスクとして、ＮＡが０．６のＤＶＤとＮＡが０．４５程度のコンパクトディスク（以下、ＣＤと略記する）を想定しているため、ＮＡが大きいＢＤとＨＤとに対して記録／再生を行うものを含めた４種類の光ディスクには対応していない。
【０００９】
また、上記の特許文献３に記載されている対物光学系は、各々の光ディスクに情報の記録／再生を行う際の倍率差が大きいため、光ピックアップ装置において、対物光学系以外の光学部品を共通化する、複数種類の光源が集積化された光源モジュール等を使用する、等が困難であり、光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化を実現できないという問題がある。また特にＣＤに情報の記録／再生を行う際の倍率が大きいことから、レンズトラッキング時のコマ収差が大きくなり問題となる。
【００１０】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、保護基板厚みが互いに異なる２つの規格の高密度光ディスク、ＤＶＤとＣＤを含む、記録密度が異なる４種類のディスクに対して情報の記録及び／又は再生を適切に行うことができる対物光学素子を搭載した光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書においては、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光ディスク（光情報記録媒体ともいう）を総称して「高密度光ディスク」といい、ＮＡ０．８５の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護基板の厚さが０．１ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えばＢＤ）、ＮＡ０．６５乃至０．６７の対物光学系により情報の記録／再生を行い、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度である規格の光ディスク（例えばＨＤ）も含むものとする。また、このような保護基板をその情報記録面上に有する光ディスクの他に、情報記録面上に数〜数十ｎｍ程度の厚さの保護膜を有する光ディスクや、保護基板或いは保護膜の厚さが０の光ディスクも含むものとする。また、本明細書においては、高密度光ディスクには、情報の記録／再生用の光源として、青紫色半導体レーザや青紫色ＳＨＧレーザを使用する光磁気ディスクも含まれるものとする。
【００１２】
なお、ここでいう「光情報記録媒体の保護基板の厚さが同一」とは、ＤＶＤの後継の大容量光記録媒体であり、ＤＶＤ規格と高い互換性を有するＨＤ  ＤＶＤの規格（ＨＤ  ＤＶＤ規格）に準拠している範囲内でのＤＶＤ保護層との厚み違いは含むものとする。
【００１３】
本明細書においては、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等のＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等のＣＤ系列光ディスクの総称である。
【００１４】
請求項１記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の光束を用いて、第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体および第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録のみを行う光ピックアップ装置において、
波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生および／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１            （１）
を満たすことを特徴とする。
【００１５】
１つの対物光学素子を用いて、保護基板厚の異なる前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体の双方に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、一方の光情報記録媒体に対して球面収差を補正すると、もう一方の光情報記録媒体においては、保護基板厚さの差により、球面収差が発生してしまう。例えば一方の光情報記録媒体に対して球面収差補正を行った場合の、もう一方の光情報記録媒体における３次の球面収差Ｗ４０は、
Ｗ４０＝｛Δｔ（  ｎλ2−１  ）／（  ８ｎλ2  ）｝・ＮＡ4              （１）
で表される。ここでΔｔ：光情報記録媒体間の基板厚差、ｎλ：波長λにおける光情報記録媒体基板の屈折率、ＮＡ：対物光学素子（対物レンズともいう）の開口数、である。２種類の光情報記録媒体の保護基板厚差が（１）式にある条件のように大きいときには、この球面収差が大きくなり問題となる。これに対し、従来は対物光学素子に回折を用いたり共役長を可変としたりすることで、保護基板厚さの差に起因する球面収差を補正している。
【００１６】
１つの対物光学素子を用いて、保護基板厚の異なる前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体の双方に対して情報の再生及び／又は記録を行う場合、従来は対物光学素子に回折を用いたり共役長を可変としたりすることで、保護基板厚さの差に起因する球面収差を補正している。しかしながら、前記第１光情報記録媒体と前記第２光情報記録媒体への情報の記録及び／又は再生を行う際に、同一波長の光束を同じ回折構造を通過させるようにした場合、両媒体使用時に対して回折効率を同時に大きくすることが不可能となるから、どちらか一方の効率のみが高くなる。例えば２つの回折次数で効率をバランスさせた場合、それぞれの効率が高く出来ないので、光量不足の問題が発生してしまい望ましくない。また、対物光学素子の共役長を可変として保護基板厚差によって発生する球面収差の補正を行うことでそれぞれの光情報記録媒体に対応する場合には、２種類の光情報記録媒体の保護基板厚差が（１）式にある条件のように大きいときには、厚い方の保護基板厚を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行うに際してワーキングディスタンス（以下ＷＤ）を確保するために必要となる対物光学素子の共役長が小さくなってしまい望ましくない。そこで、本発明においては、前記第１光情報記録媒体専用の対物光学素子と、前記第２光情報記録媒体専用の対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、いずれの光情報記録媒体に対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしている。
【００１７】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ１の第１光束及び波長λ２（λ１≠λ２）の第２光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体および第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体及び前記第１及び第２情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を有する第３光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、第１光束を出射する第１光源と、第２光束を出射する第２光源と、互いに別体で設けられた第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有し、前記第１光源から出射された第１光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第２光源から出射された第２光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、前記第３光情報記録媒体からの情報の再生および／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１          （１）
を満たすことを特徴とするので、前記第１光源からの光束の光路と前記第２光源からの光束の行路とを全く独立して構成する場合と比べて、よりコンパクトな光ピックアップ装置が提供できる。特に、光路を独立した場合で最大限コンパクト化を実現しようとしても前記第１光束及び第２光束をそれぞれ出射する第１及び第２光源は光情報記録媒体の情報記録面とは垂直な方向に積層して設ける事になり、装置の厚み方向のコンパクト化には大きな障害となるが、本構成の場合にはそのような問題が生じない。
【００１８】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ１の第１光束及び波長λ２（λ１≠λ２）の第２光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体および第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体及び前記第１及び第２情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を有する第３光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
第１光束を出射する第１光源と、
第２光束を出射する第２光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子及び第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生および／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１および第２の対物光学素子の内、いずれか一方を用いて前記第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、
前記第１対物光学素子及び前記第２対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１          （１）
を満たすことを特徴とするので、前述した２種類の光情報記録媒体ばかりでなく、少なくとも３種類の光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を、高光利用効率、低収差で高品質に行う事が可能である。
【００１９】
つまり前記第１光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子と、前記第２光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、前記第１及び第２光情報記録媒体のいずれに対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしていることに加え、例えば前記第１及び第２光情報記録媒体と記録密度が異なり前記第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体に対しても、前記光源から出射される、前記第１の波長λ１より長い第２の波長λ２の光束を用いて情報の記録及び／又は再生を行うようにできるので、３種類の光情報情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生が行えることとなる。例えばｔ１＝０．０８５〜０．１ｍｍ、λ１＝４００〜４２０ｎｍとして、ｔ２＝０．６ｍｍ、λ２＝６４０〜６７０ｎｍとすれば、ＢＤ、ＨＤのみならずＤＶＤへの対応も可能となり仕様向上を図れる。或いは、ｔ２＝１．２ｍｍ、λ２＝７８０〜８００ｎｍとすれば、ＢＤ、ＨＤのみならずＣＤに対して情報の再生及び／又は記録が可能となる。
【００２０】
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ１の第１光束、λ２（λ１≠λ２）の第２光束及びλ３（λ１≠λ３且つλ２≠λ３）の第３光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体、第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体、前記第１及び第２光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１且つｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、
前記波長λ３の第３光束を出射する第３光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光源から出射された第１光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路と、前記第２光源から出射された第２光束が前記第１又は第２対物光学素子に入射するまでに通過する光路とは少なくとも一部が共通し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第３光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第４の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、              
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１
を満たすことを特徴とするので、前記第１光源からの光束の光路と前記第２光源からの光束の行路とを全く独立して構成する場合の３光源を用いた光ピックアップ装置と比べて、更にコンパクトな光ピックアップ装置が提供できる。特に、光路を独立した場合で最大限コンパクト化を実現しようとしても前記第１光束及び第２光束をそれぞれ出射する第１及び第２光源は光情報記録媒体の情報記録面とは垂直な方向に積層して設ける事になり、装置の厚み方向のコンパクト化には大きな障害となるが、本構成の場合にはそのような問題が生じない。
【００２１】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ１の第１光束、λ２（λ１≠λ２）の第２光束及びλ３（λ１≠λ３且つλ２≠λ３）の第３光束を用いて第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体、第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体、前記第１及び第２光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１且つｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、
前記波長λ３の第３光束を出射する第３光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物素子の内、一方を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、他方を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第３光束を前記第１及び第２に対物光学素子の内、いずれか一方を用いて第４の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行うよう構成され、前記第１対物光学素子及び前記第２対物光学素子のいずれか一方は、少なくとも一つの光学面に位相構造を有すると共にプラスチックで構成され、              
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２は、
２．５＜ｔ２／ｔ１
を満たすことを特徴とするので、前述した２種類の光情報記録媒体ばかりでなく、少なくとも３種類の光情報記録媒体に対する情報の記録及び／又は再生を、高光利用効率、低収差で高品質に行う事が可能である。
【００２２】
つまり、前記第１光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子と、前記第２光情報記録媒体に対して用いられる対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、前記第１及び第２光情報記録媒体のいずれに対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしていることに加え、例えば前記第１及び第２光情報記録媒体と記録密度が異なり前記第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び前記第４の保護基板厚ｔ４を持つ第４光情報記録媒体に対しても、前記光源から出射される、前記第１の波長λ１より長い第２の波長λ２の光束及び第３の波長λ３の光束を用いて情報の記録及び／又は再生を行うようにできるので、４種類の光情報情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生が行えることとなる。例えばｔ３＝０．６ｍｍ、λ２＝６４０〜６７０ｎｍ、ｔ４＝１．２ｍｍ、λ３＝７８０〜８００ｎｍとすれば、ＢＤ、ＨＤのみならずＣＤの情報の再生及び／又は記録が可能となる。またここで、第４光情報記録媒体の再生に関しては、λ２の波長の光束を用いる構成もありうる。更に、第１対物光学素子と第２対物光学素子を組み合わせて、第１〜第３光情報記録媒体に加えて第４光情報記録媒体に対応させることで、４種類の光情報記録媒体に対し互換可能に情報の記録及び／又は再生を行えることとなる。
【００２３】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項４又は５に記載の発明において、前記第１及び第２対物光学素子の一方は前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行うために用いられ、他方は前記第２乃至第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行うために用いられることを特徴とするが、これに限られることはない。
【００２４】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第１又は第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際、前記第１光源から出射した第１光束が前記第１又は第２光情報記録媒体に向かう光路内に、前記第１又は第２対物光学素子を可動して配置させる対物光学素子駆動手段を備えることを特徴とするので、前記対物光学素子駆動手段により、前記第１光源からの光束の光路を切り替えることができる。
【００２５】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項７に記載の発明において、前記対物光学素子駆動手段は、前記第１及び第２対物光学素子を保持し且つその各光軸が同一円周上に位置するよう保持する中心軸に対し回動可能なレンズホルダと、前記レンズホルダの端縁部に前記レンズホルダの中心軸に設けられた支軸を回転駆動する駆動手段とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第１回動動作により保持されている前記第１対物光学素子を光路内に配置させ、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記駆動手段による前記レンズホルダの第２回動動作により保持されている前記第２対物光学素子を光路内に配置させることを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第１及び第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の際、前記第１及び第２対物光学素子を固定的に配置すると共に、前記第１光源から出射した第１光束が通過する光路内に配置された、入射する前記第１光束を、互いに異なる第１及び第２の方向に分離させるビームスプリッタを有し、
前記ビームスプリッタは、分離した前記第１光源から出射した第１光束の一部を前記第１対物光学素子に入射させる一方、第１光束の一部を前記第２対物光学素子に入射させるよう構成したことを特徴とするので、シンプルな構成で光路の切り替えを行える。
【００２７】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の発明において、前記ビームスプリッタは、入射光束の変更方向成分によって入射光束を異なる２方向に分離する偏光ビームスプリッタであることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項９に記載の発明において、前記ビームスプリッタは、前記入射光束を透過光と反射光とに分離するハーフミラーである事を特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項９乃至１１のいずれかに記載の発明において、前記第１光源と前記ビームスプリッタとの間の光路中にはλ／４波長板を配置することを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項４乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記第１乃至第３光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の光ピックアップ装置は、請求項４乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記第２及び第３光源は、パッケージ化された一つの光源ユニットとして構成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１２または１３に記載の発明において、前記第１乃至第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録の際、前記第１及び第２対物光学素子がそれぞれ固定的に配置され、前記第１光源から出射した第１光束と、パッケージ化された前記第２及び第３光源から出射した第２及び第３光束とが入射する位置に配置され、入射した前記第１光束と、前記第２乃至第３光束とを選択的に透過又は反射させる波長選択素子と、前記波長選択素子を通過又は反射した前記第１乃至第３光束が入射する位置に配置され、入射光束を平行光にするコリメータと、
前記コリメータと通過した前記第１乃至第３光束のうち少なくとも一つの光束の光束系を変更するビームエキスパンダと、前記ビームエキスパンダを通過した前記第１乃至第３光束が共に入射する位置に配置された１／４波長板と、前記第１光束乃至第３光束が共に入射する位置に配置され、前記第１光束の一部を透過、一部を反射すると共に、前記第２及び第３光束は透過もしくは反射させる特性を有するハーフミラーと、を有し、
前記ハーフミラーを透過した第１光束の一部は前記第１対物光学素子に入射され、反射した第１光束の一部は前記第２対物光学素子に入射される一方、前記ハーフミラーを透過又は反射した第２及び第３光束は前記第１対物光学素子又は前記第２対物光学素子に入射されるよう構成されている事を特徴とする。
【００３３】
請求項１６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の発明において、前記第１及び第２の対物光学素子の内少なくとも一方は、プラスチックで構成されると共に、位相構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の発明において、前記第１及び第２の対物光学素子の少なくとも一方は、第１光学素子と第２光学素子とを含み、前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された位相構造を有する光学素子であることを特徴とする。
【００３５】
請求項１８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の発明において、前記第１及び第２の対物光学素子の少なくとも一方は、第１光学素子と第２光学素子とを含み、前記第１及び第２光学素子の一方はプラスチックで構成された光学素子であり、他方は位相構造を有する光学素子であることを特徴とする。
請求項１９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至１５に記載の発明において、前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする。
【００３６】
請求項２０に記載の光ピックアップ装置は、少なくとも波長λ１（４００ｎｍ≦λ１≦４２０ｎｍ）の第１光束、λ２（６４０ｎｍ≦λ２≦６７０ｎｍ）の第２光束及びλ３（７８０ｎｍ≦λ３≦８００ｎｍ）の第３光束を用いて、第１の保護基板厚ｔ１を持つ第１光情報記録媒体、第２の保護基板厚ｔ２（ｔ２≠ｔ１）を持つ第２光情報記録媒体、前記第１及び第２光情報記録媒体とは記録密度が異なり、第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び第４の保護基板厚ｔ４（ｔ４≠ｔ１且つｔ４≠ｔ２）を持つ第４光情報記録媒体の情報の再生及び／又は情報の記録を行う光ピックアップ装置において、
前記波長λ１の第１光束を出射する第１光源と、
前記波長λ２の第２光束を出射する第２光源と、
前記波長λ３の第３光束を出射する第３光源と、
互いに別体で設けられた第１の対物光学素子と第２の対物光学素子とを有し、
前記第１光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物素子の内、第１対物光学素子を用いて第１の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第１光束を前記第１及び第２の対物光学素子の内、第２対物光学素子を用いて第２の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第２光束を前記第１及び第２対物光学素子の内、第２対物光学素子を用いて第３の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う場合は、前記第３光束を前記第１及び第２対物光学素子の内、第２対物光学素子を用いて第４の保護基板を介して情報記録面に集光させることにより行い、
前記第１の保護基板厚ｔ１と前記第２の保護基板厚ｔ２とは、
２．５＜ｔ２／ｔ１              （１）
を満たすとともに、
前記第２対物光学素子は、前記第１乃至第３光束の一部であって、光軸を含む中央光束部分が通過する第１領域と、前記中央光束部分よりも外側の中間光束部分が通過する第２領域とを有し、
前記第２光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際は、前記第１及び第２領域を通過する第１光束を前記第２光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第３光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際は、前記第１領域及び第２領域を通過する第２光束を前記第第３光情報記録媒体の情報記録面上に集光させ、
前記第４光情報記録媒体からの情報の再生及び／又は情報の記録を行う際は、前記第１領域を通過する第３光束を前記第４光情報記録媒体の情報記録面上に集光させることを特徴とする。
【００３７】
本発明の光ピックアップ装置によれば、前記第１光情報記録媒体に対する対物光学素子と、前記第２光情報記録媒体に対する対物光学素子を別体としており、それにより保護基板厚が異なる場合でも、最適な対物光学素子設計を行うことで、前記第１及び第２光情報記録媒体のいずれに対しても適切に情報の記録及び／又は再生を行えるようにしていることに加え、例えば前記第１及び第２光情報記録媒体と記録密度が異なり前記第３の保護基板厚ｔ３を持つ第３光情報記録媒体及び前記第４の保護基板厚ｔ４を持つ第４光情報記録媒体に対しても、前記光源から出射される、前記第１の波長λ１より長い第２の波長λ２の光束及び第３の波長λ３の光束を用いて情報の記録及び／又は再生を行うようにできるので、４種類の光情報情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生が行えることとなる。特に第１対物光学素子を第１光情報記録媒体用とし、第２対物光学素子を第２〜第４光情報記録媒体の３種類の光情報記録媒体用とする形態を取っているため、広いワーキングディスタンスを確保して高光利用効率、低収差で高品質に行う事が可能となる。
【００３８】
請求項２１に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０に記載の発明において、前記第２対物光学素子は、前記第１領域に第１回折構造を形成し、前記第２領域に第２回折構造を形成しており、前記第２対物光学素子に対して、前記第１光束は収束光として入射する一方、前記第３光束は発散光として入射する構成からなることを特徴とする。
【００３９】
請求項２２に記載の光ピックアップ装置は、請求項２１に記載の発明において、前記第２対物光学素子は、前記第１回折構造に入射する第１乃至第３光束に対してはそれぞれ１０次光、６次光、５次光として回折され、前記第２回折構造に入射する第１及び第２光束に対してはそれぞれ５次光、３次光として回折される構成を有することを特徴とする。
【００４０】
請求項２３に記載の光ピックアップ装置は、請求項２１に記載の発明において、前記第２対物光学素子は、前記第１回折構造に入射する第１乃至第３光束に対してはそれぞれ２次光、１次光、１次光として回折され、前記第２回折構造に入射する第１及び第２光束に対してはそれぞれ２次光、１次光として回折される構成を有することを特徴とする。
【００４１】
請求項２４に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０乃至２３のいずれかに記載の発明において、前記第１及び第２の対物光学素子の内、少なくとも一方はプラスチック材料で構成された回折構造を有する単一の光学素子であることを特徴とする。
【００４２】
請求項２５に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０乃至２３のいずれかに記載の発明において、前記第１及び第２の対物光学素子の少なくとも一方は、第１光学素子と第２光学素子とを含み、前記第１及び第２光学素子の少なくとも一方がプラスチックで構成された回折構造を有する光学素子であることを特徴とする。
【００４３】
請求項２６に記載の光ピックアップ装置は、請求項２０乃至２５に記載の発明において、前記第１及び第２の対物光学素子の内、一方は硝子レンズで構成されることを特徴とする。
【００４４】
３種類の光情報記録媒体又は４種類の光情報記録媒体に前記対物光学素子を対応させる場合、少なくとも一方の対物光学素子は２種類の光情報記録媒体、又は３種類の光情報記録媒体の互換性を持つものとすることが望ましい。その際の互換性を与えるために、前記対物光学素子に位相構造を持たせることが望ましい。
【００４５】
ここで、対物光学素子の光学面上に形成する位相構造は、例えば第１波長λ１と第２波長λ２のように異なる波長の波長差に起因する色収差、及び／又は第１光情報記録媒体の保護基板と第２光情報記録媒体の保護基板のような異なる厚みに起因する球面収差を補正するための構造である。ここでいう色収差とは、波長差に起因する近軸像点位置の差、及び／又は、波長差に起因する球面収差を指す。
【００４６】
上述の位相構造は、回折構造、光路差付与構造の何れであっても良い。回折構造としては、図１に模式的に示すように、複数の輪帯１００から構成され、光軸を含む断面形状が鋸歯形状であるものや、図２に模式的に示すように、段差１０１の方向が有効径内で同一である複数の輪帯１０２から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものや、図３に模式的に示すように、内部に階段構造が形成された複数の輪帯１０３から構成されるものや、図４に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。また、光路差付与構造としては、図４に模式的に示すように、段差１０４の方向が有効径途中で入れ替わる複数の輪帯１０５から構成され、光軸を含む断面形状が階段形状であるものがある。従って、図４に模式的に示した構造は、回折構造である場合もあるし、光路差付与構造である場合もある。尚、図１乃至図４は、各位相構造を平面上に形成した場合を模式的に示したものであるが、各位相構造を球面或いは非球面上に形成しても良い。
【００４７】
また、本明細書において、「対物光学素子」とは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された波長が互いに異なる光束を、記録密度が互いに異なる光ディスクのそれぞれの情報記録面上に集光する機能を有する集光素子を少なくとも含む光学系を指す。対物光学系は集光素子のみから構成されていても良く、かかる場合には、集光素子の光学面上に位相構造が形成される。
【００４８】
更に、上述の集光素子と一体となってアクチュエータによりトラッキング及びフォーカシングを行う光学素子がある場合には、これら光学素子と集光素子とから構成される光学系が対物光学素子となる。対物光学素子がこのように、複数の光学素子から構成される場合には、集光素子の光学面上に位相構造を形成しても良いが、位相構造の段差部分による光束のけられの影響を低減するためには、集光素子以外の光学素子の光学面上に位相構造を形成するのが好ましい。
【００４９】
また、上述の集光素子は、プラスチックレンズであっても良いし、ガラスレンズであっても良い。集光素子をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系のプラスチック材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃での屈折率Ｎ405が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ405／ｄＴ（℃-1）が−１０×１０-5乃至−８×１０-5の範囲内であるプラスチック材料を使用するのがより好ましい。
【００５０】
また、集光素子をガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが４００℃以下であるガラス材料を使用すると、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。
【００５１】
ところで、ガラスレンズは一般的にプラスチックレンズよりも比重が大きいため集光素子をガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物光学系を駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、集光素子をガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が３．０以下であるのが好ましく、２．８以下であるのがより好ましい。
【００５２】
また、上述の集光素子の材料として、プラスチック材料中に直径が３０ｎｍ以下の粒子を分散させた材料を使用しても良い。温度が上昇すると屈折率が下がるプラスチック材料に、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機材料を均質に混成することで両者の屈折率の温度依存性を打ち消すことが可能となる。また、温度上昇に伴う屈折率上昇がプラスチック材料よりも小さい無機材料、例えばシリカ微粒子を均質に混成することでレンズとしての温度依存性を抑制する事も可能となる。
これにより、プラスチック材料の成形性を保持したまま、温度変化に伴う屈折率変化が小さい光学材料（以下、かかる光学材料を「アサーマル樹脂」と呼ぶ）を得ることが出来る。
【００５３】
ここで、集光素子の屈折率の温度変化について説明する。温度変化に対する屈折率の変化率は、Ｌｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚの公式に基づいて、屈折率ｎを温度Ｔで微分することにより、以下の数式（数１）のＡで表される。
【００５４】
【数１】
2005353261.tif 000003
但し、ｎはレーザ光源の波長に対する前記集光素子の屈折率であり、αは集光素子の線膨張係数であり、［Ｒ］は集光素子の分子屈折力である。
【００５５】
一般的なプラスチック材料の場合は、第１項に比べて第２項の寄与が小さいので第２項はほぼ無視出来る。たとえば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）の場合、線膨張係数αは７×１０-5である、上式に代入すると、Ａ＝−１２×１０-5となり、実測値と概ね一致する。ここで、アサーマル樹脂では、直径が３０ｎｍ以下の微粒子プラスチック材料中に分散させることにより、実質的に上式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−１２×１０-5程度であった温度変化に対する屈折率変化率を、絶対値で１０×１０-5未満に抑えることが好ましい。より好ましくは、８×１０-5未満、更に好ましくは、６×１０-5未満に抑えることが、集光素子の温度変化に伴う球面収差変化を低減するうえで好ましい。
【００５６】
例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）の微粒子を分散させることにより、このような温度変化に対する屈折率変化の依存性を解消することが出来る。母材となるプラスチック材料は、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる技術も知られており、必要な分散状態を生じさせることが出来る。
【００５７】
尚、この体積比率は、温度変化に対する屈折率の変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
【００５８】
体積比率では、上記の例では８０：２０であるが、９０：１０〜６０：４０までの間で適宜調整可能である。９０：１０よりも体積比率が小さいと屈折率変化抑制の効果が小さくなり、逆に、６０：４０を超えるとアサーマル樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。
【００５９】
微粒子は無機物であることが好ましく、更に、酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。無機物であることは、高分子有機化合物であるプラスチック材料との反応を低く抑えるために好ましく、また酸化物であることによって、青紫色レーザの長時間の照射に伴う透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。特に、高温下において青紫色レーザが照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物であれば、酸化による透過率劣化や波面収差劣化を防ぐことが出来る。
【００６０】
尚、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径が大きいと、入射光束の散乱が生じやすくなり集光素子の透過率が低下する。高密度光ディスクにおいて、情報の記録／再生に使用される青紫色レーザの出力が十分高くない現状においては、集光素子の青紫色レーザ光束に対する透過率が低いと、記録速度の高速化、多層ディスク対応という観点で不利となる。従って、プラスチック材料に分散させる微粒子の直径は、好ましくは２０ｎｍ以下、更に好ましくは１０〜１５ｎｍ以下であることが集光素子の透過率低下を防ぐ上で好ましい。
【発明の効果】
【００６１】
本発明によれば、例えば高密度ＤＶＤと従来のＤＶＤ、ＣＤの全てに対して適切に情報の記録及び／再生を行える光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。尚、本実施形態において、第１光ディスク〜第４光ディスクの記録密度（ρ１〜ρ４）は、ρ４＜ρ３＜ρ２＜ρ１となっており、第１光ディスク〜第３４ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う際の、対物光学系ＯＢＪ１又はＯＢＪ２の倍率を、第１倍率Ｍ１〜第４倍率Ｍ４とする。但し、波長、保護層の厚さ、開口数、記録密度及び倍率の組合せはこれに限られない。
【００６３】
図５は、高密度光ディスク（第１光ディスク又は第２光ディスク）、従来のＤＶＤ（第３光ディスク）及びＣＤ（第４光ディスク）の全てに対して情報の記録／再生を行える、第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
【００６４】
更に図６は、本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。まず、対物光学素子駆動手段である対物レンズアクチュエータ装置から説明する。図６に示される対物レンズアクチュエータ装置１０は、図５の光ピックアップ装置に配置されており、後述する半導体レーザからのレーザ光を、異なる光ディスクの情報記録面上にそれぞれ集光する対物光学素子ＯＢＪ１（第１の対物光学素子）、ＯＢＪ２（第２の対物光学素子）と、これらの対物光学素子ＯＢＪ１，ＯＢＪ２の光軸を，同一円周１３Ａ上に保持するレンズホルダ１３と、このレンズホルダ１３を円周１３Ａの中心軸の位置に設けられた支軸１４を介して回転自在に且つこの回転の中心軸に沿って往復移動自在に保持するシャーシ１５と、レンズホルダ１３を支軸１４に沿った方向に往復移動させるフォーカシングアクチュエータ（図示略）と、レンズホルダ１３に回転動作を付勢して各対物光学素子ＯＢＪ１，ＯＢＪ２の位置決めを行うトラッキングアクチュエータ２０とを備えている。この対物レンズアクチュエータ装置１０には、各アクチュエータの動作制御を行う動作制御回路（図示略）が設けられている。
【００６５】
対物光学素子ＯＢＪ１，ＯＢＪ２は、それぞれ円板状のレンズホルダ１３の平板面を貫通した孔部に装備されており、レンズホルダ１３の中心からそれぞれ等しい距離で配設されている。このレンズホルダ１３は、その中心部でシャーシ１５から立設された支軸１４の上端部と回転自在に係合しており、この支軸１４の下方には、図示を省略したフォーカシングアクチュエータが配設されている。
【００６６】
即ち、このフォーカシングアクチュエータは、支軸１４の下端部に設けられた永久磁石とこの周囲に設けられたコイルとにより電磁ソレノイドを構成し、コイルに流す電流を調節することにより、支軸１４及びレンズホルダ１３に対して当該支軸１４に沿った方向（図６における上下方向）への微小単位での往復移動を付勢し，焦点距離の調整を行うようになっている。
【００６７】
また、前述したようにこのレンズホルダ１３は、駆動手段であるトラッキングアクチュエータ２０によって、光軸と平行な軸線を有する支軸１４を中心とした第１回動動作又は第２回動動作が付与される。このトラッキングアクチュエータ２０は、レンズホルダ１３の端縁部に支軸１４を挟んで対称に設けられた一対のトラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂと、レンズホルダ１３の端縁部に近接してシャーシ１５上の支軸１４を挟んで対称となる位置にそれぞれ設けられた二組の対を成すマグネット２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂとを備えている。
【００６８】
そして、トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂが、一方の対を成すマグネット２２Ａ，２２Ｂと個々に対向するときには、対物光学素子ＯＢＪ１が反射ミラー１６により反射されたレーザ光の光路上となるように、マグネット２２Ａ，２２Ｂの位置が設定されており、また、マグネット２３Ａ，２３Ｂと個々に対向するときには、対物レンズＯＢＪ２がレーザ光の光路上となるように、マグネット２３Ａ，２３Ｂの位置が設定されている。
【００６９】
また、上述のレンズホルダ１３には、トラッキングコイル２１Ａとマグネット２２Ｂ又はマグネット２３Ｂ，及びトラッキングコイル２１Ｂとマグネット２２Ａ又はマグネット２３Ａとが対向することがないように、その回動範囲を制限する図示しないストッパが設けられている。
【００７０】
さらに、トラッキングアクチュエータ２０は、円形のレンズホルダ１３の外周の接線方向が光ディスクのトラックの接線方向と直交するように配設され、このレンズホルダ１３に微小単位で回動動作を付勢することによりレーザ光のトラックに対する照射位置のズレの補正を行うためのものである。そのため、このトラッキング動作を行うために、例えば、各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂが各マグネット２２Ａ，２２Ｂと対向した状態を保持しながら微妙にレンズホルダ１３に回動を付勢する必要が生じる。
【００７１】
かかるトラッキング動作を行うために、各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂには、その内側に鉄片が装備されており、この鉄片が各マグネットに引き寄せられながら、これら各マグネットとの間に微妙な斥力を生じるように各トラッキングコイル２１Ａ，２１Ｂに電流を流す制御が動作制御回路によって行われる構成となっている。
【００７２】
次に、光ピックアップ装置本体について説明する。本実施の形態においては、４種類の光ディスクＯＤの情報記録面に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合、対物レンズアクチュエータ機構１０のレンズホルダ１３を回転させ、図５に示すように対物光学素子ＯＢＪ１又は対物光学素子ＯＢＪ２を光路内に挿入するものとする。尚、本実施の形態では、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２は、同一基板に取り付けられ、いわゆる２レーザ１パッケージ２Ｌ１Ｐと呼ばれる単一ユニットを構成している。
【００７３】
［第１光ディスクＯＤ１又は第２光ディスクＯＤ２に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
まず、第１光源としての第１半導体レーザＬＤ１（波長λ１＝４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパーＢＳでビーム形状を補正され、波長選択素子であるダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタ（入射光束の内、第１の偏光方向成分の光束をある方向に出射させ、第１の偏光方向成分とは異なる第２の偏光成分を別の方向に出射させる特性を有するものをいう）ＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。少なくとも一方（好ましくは光学素子Ｌ１）が光軸方向に可動のビームエキスパンダＥＸＰは、平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）し、色収差及び球面収差を補正する機能を有する。特に、ビームエキスパンダＥＸＰの他方の光学素子Ｌ２の光学面には回折構造（回折輪帯）が形成されており、これにより第１半導体レーザＬＤ１から出射された光束について色収差補正を行うようになっている。色収差補正用の回折構造は、光学素子Ｌ２のみならず、他の光学素子（コリメータＣＯＬ）等に設けても良い。尚、色収差補正機能は、回折構造によらず、位相構造、マルチレベルなどによっても達成可能である。
【００７４】
このようにビームエキスパンダＥＸＰを設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度ＤＶＤが情報記録面を２層に有しているタイプの場合、光学素子Ｌ１を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。尚、色収差補正光学素子及び球面収差を抑制する手段は、ビームエキスパンダＥＸＰでなく、回折構造等を設けた対物光学素子ＯＢＪ１（ＯＢＪ２）でも良い。
【００７５】
図５において、ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２により、第１光ディスクＯＤ１の保護基板（厚さｔ１＝０．０８５〜０．１ｍｍ）を介してその情報記録面に、又は第２光ディスクＯＤ２の保護基板（厚さｔ２＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００７６】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２、絞りＡＰ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１光ディスクＯＤ１又は第２光ディスクＯＤ２に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００７７】
また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第１半導体レーザＬＤ１からの光束を第１光ディスクＯＤ１又は第２光ディスクＯＤ２の情報記録面上に結像するように対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２を一体で移動させるようになっている。
【００７８】
［第３光ディスクＯＤ３に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
図５において、第２光源としての第２半導体レーザＬＤ２（波長λ２＝６４０ｎｍ〜６７０ｎｍ）から出射された光束は、ビームシェイパーＢＳでビーム形状を補正され、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。
【００７９】
ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２により、第３光ディスクＯＤ３の保護基板（厚さｔ３＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００８０】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２、絞りＡＰ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第３光ディスクＯＤ３に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００８１】
また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第２半導体レーザＬＤ２からの光束を第３光ディスクＯＤ３の情報記録面上に結像するように対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２を一体で移動させるようになっている。
【００８２】
［第４光ディスクＯＤ４に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
第３光源としての第３半導体レーザＬＤ３（波長λ３＝７５０ｎｍ〜８２０ｎｍ）から出射された光束は、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、コリメータＣＯＬで光束径を絞られつつ平行光束となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。
【００８３】
ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２により、第４光ディスクＯＤ４の保護基板（厚さｔ４＝１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００８４】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２、絞りＡＰ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第４光ディスクＯＤ４に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００８５】
また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第３半導体レーザＬＤ３からの光束を第４光ディスクＯＤ４の情報記録面上に結像するように対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２を一体で移動させるようになっている。
【００８６】
（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略構成図である。本実施の形態においては、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２と第３半導体レーザＬＤ３は、同一基板に取り付けられ、いわゆる３レーザ１パッケージ３Ｌ１Ｐと呼ばれる単一ユニットを構成している。
【００８７】
第１半導体レーザＬＤ１、第２半導体レーザＬＤ２，第３半導体レーザＬＤ３からそれぞれ出射された光束は、ビームシェイパーＢＳでビーム形状を補正され、コリメータＣＯＬで光束径を絞られつつ平行光束となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過して、光学素子Ｌ１，Ｌ２とを有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。
【００８８】
ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰ及び絞りＡＰを通過し、屈折面のみからなる対物光学素子である対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２により、第１〜４光ディスクＯＤ１〜４のいずれかの保護基板を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。
【００８９】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２、絞りＡＰ、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰを透過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、シリンドリカルレンズＣＹ１で非点収差が与えられ、センサレンズＳＬ１を透過し、光検出器ＰＤの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１〜４光ディスクＯＤ１〜４のいずれかに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【００９０】
また、光検出器ＰＤ上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構１０のフォーカシングアクチュエータ（不図示）及びトラッキングアクチュエータ２０が、第３半導体レーザＬＤ３からの光束を第１〜４光ディスクＯＤ１〜４のいずれかの情報記録面上に結像するように対物光学素子ＯＢＪ１又はＯＢＪ２を一体で移動させるようになっている。
【００９１】
尚、以上述べた実施の形態においては、２つの対物光学素子ＯＢＪ１，ＯＢＪ２を保持したレンズホルダ１３を移動させることによって、いずれか一方の対物光学素子を機械的に光路内に挿入するようにしているが、本発明は、そのような実施の形態に限定されることはない。例えば、対物光学素子ＯＢＪ１，ＯＢＪ２の位置を固定し、可動ミラーや可動プリズムを用いて、使用する光ディスクに応じて光束がいずれかの対物光学素子に向かうように光路を変える構成や、可動部を用いないで偏光ビームスプリッタ等の偏光作用を利用して光路を変える構成の他、３つの光源から２つの対物光学素子に向かう光学系を独立して２つ設けても良い。ここで「固定」とは「フォーカシングのために光軸方向には動くが、光軸と垂直方向の移動はしない」という意味である。更に、対物光学素子ＯＢＪ１，ＯＢＪ２は必ずしも別体である必要はなく、例えばプラスチック樹脂から形成する場合、対物光学素子ＯＢＪ１，ＯＢＪ２を並設した光学素子を一体的に形成することもできる。
【００９２】
（第３の実施の形態）
以下の図９、１０は、上述した対物光学素子の位置を固定配置した場合のピックアップ装置構成例を示したものである。図９は、光路をビームスプリッタとしてのハーフミラーＨＭＲにより分離し、各光軸が平行となるよう、固定的に配置されている第１対物光学素子ＯＢＪ３および第２対物光学素子ＯＢＪ４に光束を導き各ディスクの情報の記録及び／又は再生する構成を示したものである。
【００９３】
図９では、ＢＤ又はＨＤ用の第１光源としての半導体レーザーＬ１を備える一方、ＤＶＤ／ＣＤ用の第２光源としての半導体レーザーＬ２及び第３光源としての半導体レーザーＬ３を１パッケージ化して設けた光源ユニット２Ｌ１Ｐを備えている。
【００９４】
［第１光ディスクＯＤ１又は第２光ディスクＯＤ２に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
まず、第１光源としての第１半導体レーザＬ１（波長λ１＝４００ｎｍ〜４２０ｎｍ）から出射された光束は、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、複数の光学素子を有するビームエキスパンダＥＸＰに入射する。
【００９５】
ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰ、絞りＡＰ（図示せず）を通過し、ハーフミラーＨＭＲにより光束の一部を透過、一部を反射させる。
【００９６】
ここでのハーフミラーＨＭＲは、波長λ１の光束について、入射光束の大部分を透過光と反射光に分離させる構成であり、波長λ２，λ３の光束については入射光束の大部分を透過又は反射（図９は反射の構成）させる特性を有するものである。
【００９７】
第１光ディスクＯＤ１に対して情報の記録又は再生を行う場合には、ハーフミラーＨＭＲで透過した光束の一部を折り曲げミラーＭＲにて反射させ、光の進行方向を変更させて第２対物光学素子ＯＢＪ４に入射させ、第１光ディスクＯＤ１の保護基板（厚さｔ１＝０．０８５〜０．１ｍｍ）を介してその情報記録面に集光スポットを形成する。
【００９８】
これに対し、第２光ディスクＯＤ２に対して情報の記録又は再生を行う場合には、前記ハーフミラーＨＭＲで反射した光束の一部を第１対物光学素子ＯＢＪ３に入射させ、第２光ディスクＯＤ２の保護基板（厚さｔ２＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光スポットを形成する。
【００９９】
そして、情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び対物光学素子ＯＢＪ３又はＯＢＪ４、絞りＡＰを透過し、ハーフミラーＨＭＲで反射し又は反射ミラーＭＲで反射されてハーフミラーＨＭＲを透過し、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメータＣＯＬ、ダイクロイックプリズムＤＰを透過して、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射され、第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第１光ディスクＯＤ１又は第２光ディスクＯＤ２に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【０１００】
また、第１光検出器ＰＤ１上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が、第１半導体レーザＬ１からの光束を第１光ディスクＯＤ１又は第２光ディスクＯＤ２の情報記録面上に結像するように対物光学素子ＯＢＪ３又はＯＢＪ４を一体で移動させるようになっている。
【０１０１】
［第３光ディスクＯＤ３に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
第２光源としての第２半導体レーザＬ２（波長λ２＝６４０ｎｍ〜６７０ｎｍ）から出射された光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過してダイクロイックプリズムＤＰで反射され、コリメータＣＯＬで平行光束とされた後、ビームエキスパンダＥＸＰに入射する。
【０１０２】
ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰを通過し、ハーフミラーＨＭＲでその大部分が反射して第１対物光学素子ＯＢＪ３に入射され、第３光ディスクＯＤ３の保護基板（厚さｔ３＝０．５５〜０．６５ｍｍ）を介してその情報記録面に集光され集光スポットを形成する。
【０１０３】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１対物光学素子ＯＢＪ３、絞りＡＰを透過し、ハーフミラーＨＭＲで反射され、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメータＣＯＬを透過して、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第３光ディスクＯＤ３に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【０１０４】
また、第２光検出器ＰＤ２上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が、第２半導体レーザＬ２からの光束を第３光ディスクＯＤ３の情報記録面上に結像するように第１対物光学素子ＯＢＪ３を一体で移動させるようになっている。
【０１０５】
［第４光ディスクＯＤ４に対して情報の記録及び／又は再生を行う場合］
第３光源としての第３半導体レーザＬ３（波長λ３＝７５０ｎｍ〜８２０ｎｍ）から出射された光束は、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過してダイクロイックプリズムＤＰで反射され、コリメータＣＯＬで光束径を絞られつつ平行光束となり、ビームエキスパンダＥＸＰに入射する。
【０１０６】
ビームエキスパンダＥＸＰを透過した光束は、１／４波長板ＱＷＰ、絞りAPを通過し、ハーフミラーＨＭＲでその大部分が反射されて第１対物光学素子ＯＢＪ３に入射され、第４光ディスクＯＤ４の保護基板（厚さｔ４＝１．２ｍｍ）を介してその情報記録面に集光され集光スポットを形成する。
【０１０７】
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第１対物光学素子ＯＢＪ３を透過し、ハーフミラーＨＭＲで反射され、１／４波長板ＱＷＰ、ビームエキスパンダＥＸＰ、コリメータＣＯＬを透過し、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、第２偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射され、第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、第４光ディスクＯＤ４に情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
【０１０８】
また、第２光検出器ＰＤ２上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて対物レンズアクチュエータ機構のフォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ（不図示）が、第３半導体レーザＬ３からの光束を第４光ディスクＯＤ４の情報記録面上に結像するように第１対物光学素子ＯＢＪ３を一体で移動させるようになっている。
【０１０９】
なお、ここでのビームエキスパンダＥＸＰは複数の光学素子で構成され、少なくとも一つの光学素子が光軸方向に可動して、コリメータＣＯＬからの平行光束の光束径を変更（ここでは拡大）する構成となっている。しかしビームエキスパンダＥＸＰは他の機能として色収差や球面収差を補正する機能を有していても良い。なおここでの色収差とは、波長変動により生ずる色収差（球面色収差を含む）であり、球面収差とは、各ディスク間の保護基板厚み差により生ずる球面収差、温度変動により生ずる球面収差のいずれか少なくとも一つを指す。
【０１１０】
また、これらの収差補正は、必ずしもビームエキスパンダＥＸＰを複数の光学素子で可動する構成に限定されず、その光学面の少なくとも一つに複数の段差構造を形成して行うものであっても良い。ここでの段差構造には、前述した『位相構造』よりも更に広い概念を含むものであり、入射光束に対して回折作用を生じさせてそれらの収差を減らすための回折構造、位相差を生じさせてそれらの収差を減らすための位相構造、もしくはこれらの構造の両方を異なる光学面上にそれぞれ構成するか、又は同一光学面上に重畳させて構成する段差構造、波長選択性を持たせた階段状段差構造のいずれもその範疇に含まれる。勿論、ここでのビームエキスパンダＥＸＰは複数の光学素子により構成しているが、単一の光学素子であっても良い。
【０１１１】
また、このような段差構造は、ビームエキスパンダＥＸＰに限らず、他の光学素子（コリメータＣＯＬ）等に設けても良く、勿論、対物光学素子ＯＢＪ３（ＯＢＪ４）に設けるものであっても良い。
【０１１２】
このようにビームエキスパンダＥＸＰを設けることで、色収差補正及び球面収差補正を行うことができ、更に、例えば高密度ＤＶＤが情報記録面を２層に有しているタイプの場合、光源側の光学素子を光軸方向に移動させることで、情報記録面の選択を行うこともできる。なお、本図では光検出器ＰＤ１、ＰＤ２をそれぞれ別々に備えているが、これらの光検出器は、第１乃至第３光源からの各光束に対して共用して用いられる一つのセンサで構成しても良い。その場合、図示される光検出器ＰＤ１、ＰＤ２は省略することができる。
【０１１３】
また、本図ではコリメータＣＯＬは３波長共用のもの１つ用いているが、これを第１の光ディスクＯＤ１（例えばＢＤ）用と、第３及び第４の光ディスクＯＤ３，ＯＤ４（例えばＤＶＤ／ＣＤ用）の２つで用いても構わない。
【０１１４】
また本図では、対物光学素子ＯＢＪ３、ＯＢＪ４に入射する光束の進行方向をそれぞれ変更するためハーフミラーＨＭＲを用いた。これは光学系の素子数を減少させるための構成としては好ましい構成であるが必ずしもこれに限定されるものではない。
【０１１５】
つまりここで用いられるビームスプリッタは、入射光束を各対物光学素子に導く事が可能なように複数の進行方向に変更可能な構成であれば良く、ハーフミラーのような入射光束を選択的に透過、反射して行うものだけに限定されず、例えば偏光ビームスプリッタの様に入射光束の第１偏光方向成分と、それとは異なる偏光方向成分を持つ第２偏光方向成分とに分離する構成であっても良い。その場合、図９のような光学系の構成においては、第１偏光ビームスプリッタＰＢＳ１はハーフミラーにする必要がある。
【０１１６】
図１０は、図９のビームスプリッタとしてのハーフミラーＨＭＲを省略し、反射ミラーＭＲを第１対物光学素子ＯＢＪ３に光束を導くための第１位置と、第２対物光学素子ＯＢＪ４に光束を導くための第２位置との間で移動させることにより、各光ディスクの情報の記録及び又は再生する構成を示したものであり、その他の構成については図９と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１１７】
以上の実施の形態で、第１光源（例えば半導体レーザＬ１）と第２光源（例えば半導体レーザＬ２，Ｌ３）とは、各光源からの光束の光路の一部が共通化されているため、各光源を光軸方向に積層する必要がなく、配置レイアウトの自由度が向上する。
【０１１８】
次に、上述の実施の形態に好適な実施例について説明する。尚、以下の実施例において、ＮＡ１＝０．８５〜０．９であり、ＮＡ２＝０．６５〜０．６７であり、ＮＡ３＝０．６０〜０．６７であり、ＮＡ４＝０．４５〜０．５３である。更に、ＨＷＬは回折格子のブレーズ化波長（例えば回折構造ＨＯＥの設計波長）であるものとする。又、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０-3）を、Ｅ（例えば、２．５Ｅ―３）を用いて表すものとする。
【０１１９】
尚、対物光学系の光学面は、それぞれ数２式に表１に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
【０１２０】
【数２】
2005353261.tif 000004
【０１２１】
ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａ2iは非球面係数、ｈは光軸からの高さである。
【０１２２】
また、回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路長は数３式の光路差関数に、表１に示す係数を代入した数式で規定される。
【０１２３】
【数３】
2005353261.tif 000005
Ｂ2iは光路差関数の係数である。
【０１２４】
（実施例Ａ）
実施例Ａでは、第１の対物光学素子は、ＨＤ（第２の光ディスク）及びＤＶＤ（第３の光ディスク）共用であり、第２の対物光学素子は、ＢＤ（第１の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用である。
【０１２５】
実施例Ａにおける第１の対物光学素子の実施例１〜６について説明する。
（実施例１〜４）
第１の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その光源側面Ｓ１には、図１で示すような鋸歯状の回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束と、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は、それぞれの実施例において、以下の表１に示す次数において最も回折効率が高くなる。単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。
【０１２６】
【表１】
2005353261.tif 000006
【０１２７】
次に、第１の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７３である。各実施例のレンズデータを表２〜５に示す。
【０１２８】
【表２】
2005353261.tif 000007
【０１２９】
【表３】
2005353261.tif 000008
【０１３０】
【表４】
2005353261.tif 000009
【０１３１】
【表５】
2005353261.tif 000010
【０１３２】
単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、両光ディスクに対する使用ＮＡがＮＡ２で同じことから１つの領域で構成されているが、使用する光束の波長が第１の波長λ１と第２の波長λ２と違うことから（λ１＜λ２）、第１半導体レーザからの第１光束が通過するＮＡ２領域と、第２半導体レーザからの第２光束が通過するＮＡ２領域では、第２光束に対するＮＡ２領域の方が大きくなるので、第１光束のＮＡ２領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、第１光束のＮＡ２から第２光束のＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていて、それぞれに別の位相構造を設けてもよい。
【０１３３】
回折構造ＤＯＥは、第１の波長λ１の第１光束と、第２の波長λ２の第２光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズＬ１をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学素子の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化を抑制するための構造でもある。
【０１３４】
回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄは、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥに対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０１３５】
例えば段差の高さを、波長４００ｎｍに対して＋２次回折光の回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が約９７％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が約９４％の回折効率で発生する、というような回折効率の振り分けが可能である。その他回折次数のペアについても同様の効率振り分けが可能であり、それぞれにおいて実用上十分な回折効率が得られる。また、ここで第１波長λ１に対して最適化することで、第２光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０１３６】
さらに、回折構造ＤＯＥとして、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有するようなものとした場合、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げることが可能である。
【０１３７】
このように回折構造ＤＯＥを用いることで、２種類の光ディスクに１つの対物光学素子で対応しながら、それぞれの光束の倍率Ｍ２、Ｍ３を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第２光ディスクと第３光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では光学面Ｓ１を回折構造ＤＯＥとしたが、回折構造ＤＯＥを光学面Ｓ２に設けてもよい。
【０１３８】
（実施例５）
第１の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。かかる対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７３である。実施例５のレンズデータを表６に示す。
【０１３９】
【表６】
2005353261.tif 000011
【０１４０】
（実施例６）
第１の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、両光ディスクに対する使用ＮＡがＮＡ２で同じことから１つの領域で構成されていて、図３（ｃ）、（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。また単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。
【０１４１】
次に、第１の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５４０７３である。実施例６のレンズデータを表７に示す。
【０１４２】
【表７】
2005353261.tif 000012
【０１４３】
単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図３（Ｃ）、（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されている。
【０１４４】
第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ        （２）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対する媒質屈折率、ｑは自然数である。
【０１４５】
光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま透過する（本明細書においては「０次回折光」という。）。
【０１４６】
一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０５／（１．５６０１−１）×（１．５４０７３−１）／０．６５５｝×λ２＝１．１９４・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９４−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、約８７％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。
【０１４７】
このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ２、Ｍ３を全て０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第２光ディスクと第３光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１を回折構造ＨＯＥとしたが、回折構造ＨＯＥを光ディスク側光学面Ｓ２に設けてもよい。
【０１４８】
実施例Ａにおいて、以上の第１の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第２の対物光学素子の実施例１〜２について説明する。
（実施例１）
第２の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その光源側面Ｓ１は、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていて、第１領域ＡＲＥＡ１には、図１で示すような鋸歯状の回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は２次光として、第３の波長λ３＝７８５ｎｍの光束は１次光として回折する。第２領域ＡＲＥＡ２は、第１領域ＡＲＥＡ１のベースとなる非球面形状とは違う形状の非球面となっている。また単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。
【０１４９】
次に、第２の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例１のレンズデータを表８に示す。
【０１５０】
【表８】
2005353261.tif 000013
【０１５１】
単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２は、位相構造を持っていないが、ここに第１領域ＡＲＥＡ１とは別の位相構造を設けてもよい。
【０１５２】
回折構造ＤＯＥは、第１の波長λ１の光束と、第３の波長λ３の光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズＬ１をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造とすることも出来る。
【０１５３】
回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０１５４】
例えば段差の高さを、波長４００ｎｍに対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が約９７％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が約９４％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０１５５】
さらに、回折構造ＤＯＥが、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有すると、環境温度変化に伴い単玉レンズで発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げられる。
【０１５６】
単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に設けられた回折構造ＤＯＥの各輪帯の幅は、第３光束に対して有限倍率（ここではＭ４＝−０．１６６）としつつ、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＤＯＥによる球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＤＯＥとＣＤの保護基板とを透過した第３光束は、ＣＤの情報記録面上に良好なスポットを形成する。また、本実施例では光学面Ｓ１を回折構造ＤＯＥとしたが、回折構造ＤＯＥを光学面Ｓ２に設けてもよい。
【０１５７】
（実施例２）
第２の対物光学素子は、プラスチックからなるＬ１レンズとガラス材料からなるＬ２レンズからなる。Ｌ１レンズは、そのディスク側面Ｓ２に、図３（ｃ）、（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ３＝７８０ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。ここで本実施例では省略しているが、Ｌ１レンズの光源側面Ｓ１に、図２や図４で示すような輪帯構造が設けられていてもよい。この輪帯構造は、設計基準状態においては第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束も第２の波長λ３＝７８０ｎｍの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化等、設計から波長がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面Ｓ１のベースとなる面形状は平板形状で、光学面Ｓ２のベースとなる面形状は凹球面である。ここで、このベース面は平面や球面以外であっても良く、例えば非球面形状とすることで軸外収差の補正や高次収差のコントロール等に自由度が増えて有利となる。
【０１５８】
一方、Ｌ２レンズはガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、Ｌ２レンズ単体ではＬ１レンズの凹球面で決まる有限倍率と、ＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。本実施例のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第３光束に対する第４倍率Ｍ４を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＣＤの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子と、ＣＤの保護基板とを透過した第３光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。本実施例では、この第３光束の球面収差補正過剰を、第３光束に対する倍率を有限倍率とすることでＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差を相殺して球面収差を補正している。
【０１５９】
次に、第２の対物光学素子の詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０８７であり、アッベ数νｄが５６．３のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５２４０３、λ３＝７８０ｎｍに対する屈折率は１．５０２６１である。また、Ｌ２レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．６１５４４であり、アッベ数νｄが６０．０のガラスモールドレンズである。実施例２のレンズデータを表９に示す。
【０１６０】
【表９】
2005353261.tif 000014
【０１６１】
Ｌ１レンズとＬ２レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、Ｌ１レンズの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズの領域）の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とＬ２レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。
【０１６２】
Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ３からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ４とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ３には、図３（ｃ）、（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されている。
【０１６３】
第３領域ＡＲＥＡ３に形成された回折構造ＨＯＥにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤ（μｍ）は、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝１・ｑ          （３）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されている。但し、λ１は発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。
【０１６４】
光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では１×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。
【０１６５】
一方、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８０μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛１×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ３−１）／λ３｝×λ３＝｛１×０．４０５／（１．５２４０３−１）×（１．５０２６１−１）／０．７８０｝×λ３＝０．４９８・λ３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されているため、第３光束は±１次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する（＋１次回折光と−１次回折光）。本実施例では＋１次回折光を用いてＣＤに対する情報の記録／再生を行っており、このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、４０％強となる。また−１次回折光は、フレア光となる。
【０１６６】
ここで、＋１次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、Ｌ１レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Ｐを変えることで効率を高くすることも可能である。
【０１６７】
また、ここでＬ１レンズの光源側の光学面Ｓ１は、図８に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。
【０１６８】
Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２に設けられた回折構造ＨＯＥの各輪帯の幅は、第３光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥによる球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥとＣＤの保護基板とを透過した第３光束はＣＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。
【０１６９】
このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ４を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第４光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、Ｌ１レンズに回折構造ＨＯＥを設けたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよい。
【０１７０】
更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第１領域ＡＲＥＡ１や第２領域ＡＲＥＡ２、光ディスク側の光学面Ｓ２の第４領域ＡＲＥＡ４には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）が形成されていても良い。かかる回折構造ＤＯＥは、対物光学素子の色収差を抑制するための構造である。
【０１７１】
回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥに対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０１７２】
本実施例における第２の対物光学素子では、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥはＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束と第３光束が共通に透過する領域では第１光束と第３光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０１７３】
本実施例のＬ１レンズでは、ディスク側の光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成したが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。
【０１７４】
（実施例Ｂ）
実施例Ｂでは、第１の対物光学素子は、ＨＤ（第２の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用であり、第２の対物光学素子は、ＢＤ（第１の光ディスク）及びＤＶＤ（第３の光ディスク）共用である。
【０１７５】
実施例Ｂにおける第１の対物光学素子の実施例１〜４について説明する。
（実施例１〜２）
第１の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その光源側面Ｓ１には、図１で示すような鋸歯状の回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は２次光として、第３の波長λ３＝７８５ｎｍの光束は１次光として回折する。単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。
【０１７６】
次に、対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例１のレンズデータを表１０に示し、実施例２のレンズデータを表１１に示す。
【０１７７】
【表１０】
2005353261.tif 000015
【０１７８】
【表１１】
2005353261.tif 000016
【０１７９】
単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、１つの領域で構成されているが、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていてそれぞれに別の位相構造を設けてもよい。
【０１８０】
回折構造ＤＯＥは、第１の波長λ１の光束と、第３の波長λ３の光束についてそれぞれに対応した光ディスクへの情報の記録及び／又は再生を行うための互換性を確保するとともに、単玉レンズＬ１をプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造でもある。
【０１８１】
回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０１８２】
例えば段差の高さを、波長４００ｎｍに対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が約９７％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が約９４％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０１８３】
さらに、回折構造ＤＯＥは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。
【０１８４】
単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１設けられた回折構造ＤＯＥの各輪帯の幅は、第３光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＤＯＥによる球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＤＯＥとＣＤの保護基板とを透過した第３光束はＣＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。
【０１８５】
このように回折構造ＤＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ２、Ｍ４を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第２光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では光学面Ｓ１を回折構造ＤＯＥとしたが、回折構造ＤＯＥを光学面Ｓ２に設けてもよい。
【０１８６】
（実施例３）
第１の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。
【０１８７】
次に、第１の対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例３のレンズデータを表１２に示す。
【０１８８】
【表１２】
2005353261.tif 000017
【０１８９】
単玉レンズＬ１は、レンズ単体で倍率Ｍ２＝０とＨＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第２倍率Ｍ２と、第３光束に対する第４倍率Ｍ４を同じ０とする場合、ＨＤの保護基板と、ＣＤの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とＣＤの保護基板とを透過した第３光束の球面収差は補正過剰方向となってしまう。本実施例では、この第３光束の球面収差補正過剰を、第３光束に対する倍率を有限倍率とすることでＨＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差を相殺して球面収差を補正している。
【０１９０】
（実施例４）
第１の対物光学素子は、プラスチックの単玉レンズＬ１で構成され、その半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されていて、ＡＲＥＡ１には、図３（ｃ）、（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第３の波長λ３＝７８５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。単玉レンズＬ１の光ディスク側面Ｓ２は非球面である。また半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２は平面であるが、ここに別の位相構造を設けてもよい。
【０１９１】
次に、対物光学素子の詳細について説明する。単玉レンズＬ１は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５６０１、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５３７２である。実施例４のレンズデータを表１３に示す。
【０１９２】
【表１３】
2005353261.tif 000018
【０１９３】
単玉レンズＬ１の半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ３からＮＡ２までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（Ｃ）、（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されている。
【０１９４】
第３領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥにおいて、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝１・ｑ      （４）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されている。但し、λ１は発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。
【０１９５】
光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では１×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。
【０１９６】
一方、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛１×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ３−１）／λ３｝×λ３＝｛１×０．４０５／（１．５６０１−１）×（１．５３７２−１）／０．７８５｝×λ３＝０．４９５・λ３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されているため、第３光束は±１次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する（＋１次回折光と−１次回折光）。本実施例では＋１次回折光を用いてＣＤに対する情報の記録／再生を行っており、このときの第１光束の＋１次回折光の回折効率は、４０％強となる。また−１次回折光は、フレア光となる。
【０１９７】
ここで、＋１次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、Ｌ１レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Ｐを変えることで効率を高くすることも可能である。
【０１９８】
実施例Ｂにおいて、以上の第１の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第２の対物光学素子の実施例１〜２について説明する。
（実施例１）
第２の対物光学素子は、プラスチックレンズ２枚構成で、光源側からＬ１レンズ、Ｌ２レンズからなる。Ｌ１レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面Ｓ１には、図３で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。Ｌ１レンズの光ディスク側面Ｓ２には、図２や図４で示すような輪帯構造が設けられている。この輪帯構造は、設計基準状態においては第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束も第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化やレンズ屈折率変化等、設計から波長や屈折率がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面Ｓ１及びＳ２のベースとなる面形状は非球面形状である。Ｌ２レンズがプラスチックレンズの両面非球面レンズである。
【０１９９】
次に、第２の対物光学素子の詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．４のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５２４６９、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５０６５０である。また、Ｌ２は、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５４３５であり、アッベ数νｄが５６．７のプラスチックレンズである。また、それぞれの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズとＬ２レンズの領域）の周囲には、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を有し、かかるフランジ部の一部同士を接合することで一体化されている。尚、Ｌ１レンズとＬ２レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介して両者を一体化してもよい。実施例１のレンズデータを表１４に示す。
【０２００】
【表１４】
2005353261.tif 000019
【０２０１】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）、（ｂ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＨＯＥ」という。）である回折構造ＨＯＥ１が形成されている。
【０２０２】
第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤ１（μｍ）は、
Ｄ１・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ        （５）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。
【０２０３】
光軸方向の深さＤ１がこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光としてそのまま透過する。
【０２０４】
一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５０６５０−１）／０．６５５｝×λ２＝１．１９４・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９４−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、約８７％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。
【０２０５】
Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、１つの領域からなる非球面に設けられた輪帯構造で、それぞれの輪帯間の段差Ｄ２（μｍ）は、
Ｄ２・（Ｎ１−１）／λ１＝５          （６）
に設定されている。この段差に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する輪帯間では（５×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ２−１）／λ２）×λ２（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ２は波長λ２に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第２波長λ２はλ２／（Ｎ２−１）とλ１／（Ｎ１−１）の比が略５：３の関係であるので、隣接する階段構造間では略３×λ２（μｍ）の光路差が発生し、第２光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。
【０２０６】
しかし、第１の波長λ１の半導体レーザが、本来の０．４０５μｍから、例えばλ１’＝０．４１０μｍに変化した場合、０．４１０μｍに対するＬ１レンズの媒質屈折率は１．５２４であることから、隣接する輪帯間の光路差は、５×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５２４−１）／０．４１０）×λ１’＝４．９３３・λ１’（μｍ）となる。この光路差で発生する収差と対物光学素子全系で発生する収差が打ち消し合うことで波長変動に対する収差の補正を行っている。
【０２０７】
また、ここでＬ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。
【０２０８】
第２の対物光学素子は、位相構造のないＬ１レンズとＬ２レンズの組合せで、第１波長λ１と倍率Ｍ１＝０とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第２光束に対する第２倍率Ｍ３を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＤＶＤの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。
【０２０９】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１設けられた回折構造ＨＯＥ１の各輪帯の幅は、第２光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥ１による球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥ１とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束はＤＶＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。
【０２１０】
このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物光学光学素子で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ３を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第３光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例では、Ｌ１レンズを回折構造ＨＯＥとしたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよい。
【０２１１】
更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２や光ディスク側の光学面Ｓ２には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）が形成されていても良い。回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系の色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。
【０２１２】
回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０２１３】
本実施例における対物光学素子では、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは前述第２領域ＡＲＥＡ２以外にＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２で回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。（例えば段差の高さを、波長４００ｎｍ［Ｌレンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３］に対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。）または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０２１４】
さらに、回折構造ＤＯＥは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。
【０２１５】
本実施例のＬ１レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２に輪帯構造を形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に輪帯を形成し、光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。
【０２１６】
（実施例２）
第２の対物光学素子は、プラスチックからなるＬ１レンズとガラス材料からなるＬ２レンズからなる。Ｌ１レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面Ｓ１には、図３で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束は＋１次の方向に回折される。Ｌ１レンズの光ディスク側面Ｓ２には、図２や図４で示すような輪帯構造が設けられている。この輪帯構造は、設計基準状態においては第１の波長λ１＝４０５ｎｍの光束も第２の波長λ２＝６５５ｎｍの光束も回折することなく透過するが、半導体レーザの波長誤差や、光ピックアップ装置使用時の温度上昇による半導体レーザ波長変化等、設計から波長がずれた場合に、輪帯構造が作用し、上記波長差や温度差で発生する収差を補正する働きをするものである。これら光学面Ｓ１及びＳ２のベースとなる面形状は平板形状である。
【０２１７】
Ｌ２レンズは、ガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、対物光学素子はＬ２レンズ単体で倍率Ｍ１＝０とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第２光束に対する第３倍率Ｍ３を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＤＶＤの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。
【０２１８】
次に、第２の対物光学素子の詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．４のプラスチックレンズであり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．５２４６９、λ２＝６５５ｎｍに対する屈折率は１．５０６５０である。また、Ｌ２レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．６８８９３であり、アッベ数νｄが３１．１のガラスレンズである。実施例２のレンズデータを表１５に示す。
【０２１９】
【表１５】
2005353261.tif 000020
【０２２０】
Ｌ１レンズとＬ２レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、Ｌ１レンズの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズの領域）の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とＬ２レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。
【０２２１】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）、（ｂ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＨＯＥ」という。）である回折構造ＨＯＥ１が形成されている。
【０２２２】
第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤ１（μｍ）は、
Ｄ１・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ        （６）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０５μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。
【０２２３】
光軸方向の深さＤ１がこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずにそのまま０次回折光として透過する。
【０２２４】
一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５０６５０−１）／０．６５５｝×λ２＝１．１９４・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９４−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、約８７％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。
【０２２５】
Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、１つの領域からなる非球面に設けられた輪帯構造で、それぞれの輪帯間の段差Ｄ２（μｍ）は、
Ｄ２・（Ｎ１−１）／λ１＝５          （７）
に設定されている。この段差に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５５μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する輪帯間では（５×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ２−１）／λ２）×λ２（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ２は波長λ２に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第２波長λ２はλ２／（Ｎ２−１）とλ１／（Ｎ１−１）の比が略５：３の関係であるので、隣接する階段構造間では略３×λ２（μｍ）の光路差が発生し、第２光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。
【０２２６】
しかし、第１の波長λ１の半導体レーザが、本来の０．４０５μｍから、例えばλ１’＝０．４１０μｍに変化した場合、０．４１０μｍに対するＬ１レンズの媒質屈折率は１．５２４であることから、隣接する輪帯間の光路差は、５×０．４０５／（１．５２４６９−１）×（１．５２４−１）／０．４１０）×λ１’＝４．９３３・λ１’（μｍ）となる。この光路差で発生する収差と対物光学素子全系で発生する収差が打ち消し合うことで波長変動に対する収差の補正を行っている。
【０２２７】
また、ここでＬ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されていてもよく、それぞれにおいて異なる位相関数を持つ複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造とする等で設計自由度を増やすことが出来る。
【０２２８】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に設けられた回折構造ＨＯＥ１の各輪帯の幅は、第２光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥ１による球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥ１とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束はＤＶＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。
【０２２９】
このように回折構造ＨＯＥを用いることで２種類の光ディスクに１つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ３を０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクと第２光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。また本実施例ではＬ１レンズを回折構造ＨＯＥとしたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよい。
【０２３０】
更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２や光ディスク側の光学面Ｓ２には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）が形成されていても良い。かかる回折構造ＤＯＥは、対物光学系の色収差を抑制するための構造である。
【０２３１】
回折構造ＤＯＥにおいて、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０２３２】
本実施例における第２の対物光学素子では、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは前述第２領域ＡＲＥＡ２以外にＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。（例えば段差の高さを、波長４００ｎｍ［Ｌ１レンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３］に対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。）または第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０２３３】
さらに、回折構造ＤＯＥは、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。
【０２３４】
本実施例のＬ１レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２に輪帯構造を形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に輪帯を形成し、光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。
【０２３５】
（実施例Ｃ）
実施例Ｃでは、第１の対物光学素子は、ＢＤ（第１の光ディスク）専用であり、第２の対物光学素子は、ＨＤ（第２の光ディスク）、ＤＶＤ（第３の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用である。
【０２３６】
実施例Ｃにおける第１の対物光学素子の実施例について説明する。第１の対物光学素子は、ガラス材料の単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。ｄ線での屈折率ｎｄが１．６９３５であり、アッベ数νｄが５３．２であり、λ１＝４０５ｎｍに対する屈折率は１．７１１５７である。実施例１のレンズデータを表１６に示す。
【０２３７】
【表１６】
2005353261.tif 000021
【０２３８】
実施例Ｃにおいて、以上の第１の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第２の対物光学素子の実施例１、２について説明する。
（実施例１）
【０２３９】
第２の対物光学素子は、プラスチックからなるＬ１レンズからなる。
【０２４０】
Ｌ１レンズは、その光源側面Ｓ１に、図１で示すような断面が鋸歯状の階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥ１及び回折構造ＤＯＥ２が設けられている。光源側面Ｓ１は、光軸を中心とした２つの領域で構成され、ＣＤ使用時の開口数ＮＡ３の領域に対応する内側領域では、回折構造ＤＯＥ１によって第１の波長λ１＝４０７ｎｍ、の光束は、１０次光として回折し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍ、の光束は、６次光として回折し、第３の波長λ３＝７８５ｎｍ、の光束は、５次光として回折される。一方、ＮＡ３の外側領域では、前記内側領域とは異なる回折構造ＤＯＥ２によって、第１の波長λ１＝４０７ｎｍ、の光束は、５次光として回折し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍ、の光束は、３次光として回折される。これら光源側面Ｓ１のベースとなる面形状、及び光ディスク側面Ｓ２のベースとなる面形状はそれぞれ２つの領域からなる非球面形状である。２つの領域を設けることにより、特にＣＤ使用時の軸外特性を向上させている。尚、かかるＬ１レンズに入射する光束は、波長λ１の光束及び波長λ２に光束は収束光として入射し、波長λ３の光束は発散光として入射するようになっている。実施例１のレンズデータを表１７に示す。
【０２４１】
【表１７】
2005353261.tif 000022
【０２４２】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第１領域ＡＲＥＡ１、第２領域ＡＲＥＡ２には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）である回折構造ＤＯＥ１、回折構造ＤＯＥ２、が形成されている。
【０２４３】
回折構造ＤＯＥ１、及び回折構造ＤＯＥ２は、３つの異なる波長の光束を用いて情報の記録及び／又は再生を行うための構造であり、なお且つ、Ｌ１レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。
【０２４４】
回折構造ＤＯＥ１において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０２４５】
回折構造ＤＯＥ２において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、例えば波長４０７ｎｍ（Ｌ１レンズの、波長４０７ｎｍに対する屈折率は１．５５９８０６である）に対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、＋５次回折光が、第２光束が入射すると、＋３次回折光が、それぞれ１００％に近い回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差を補正した場合でも、第２光束の波長領域における色収差補正が過剰になりすぎない。ここで、第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにしたが、第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０２４６】
本実施の形態における対物光学素子では、光ディスク側光学面Ｓ２にこういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは、光学面Ｓ２上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ１レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、Ｌ１レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２又は３つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束及至第３光束が共通に透過する領域では第１光束及至第３光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良いし、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０２４７】
さらに、回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。
【０２４８】
実施例Ｃにおいて、以上の第１の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第２の対物光学素子の実施例２について説明する。
（実施例２）
【０２４９】
第２の対物光学素子は、プラスチックからなるＬ１レンズからなる。
【０２５０】
Ｌ１レンズは、その光源側面Ｓ１に、図１で示すような断面が鋸歯状の階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＤＯＥ１及び回折構造ＤＯＥ２が設けられている。光源側面Ｓ１は、光軸を中心とした２つの領域で構成され、ＣＤ使用時の開口数ＮＡ３の領域に対応する内側領域では、回折構造ＤＯＥ１によって第１の波長λ１＝４０７ｎｍ、の光束は、２次光として回折し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍ、の光束は、１次光として回折し、第３の波長λ３＝７８５ｎｍ、の光束は、１次光として回折される。一方、ＮＡ３の外側領域では、前記内側領域と同じ回折構造ＤＯＥ１によって、第１の波長λ１＝４０７ｎｍ、の光束は、２次光として回折し、第２の波長λ２＝６５５ｎｍ、の光束は、１次光として回折される。これら光源側面Ｓ１のベースとなる面形状、及び光ディスク側面Ｓ２のベースとなる面形状は、それぞれ２つの領域において同じ非球面形状である。尚、かかるＬ１レンズに入射する光束は、波長λ１の光束は収束光として入射し、波長λ２の光束は平行光として入射し、波長λ３の光束は発散光として入射するようになっている。実施例２のレンズデータを表２０に示す。
【０２５１】
【表２０】
2005353261.tif 000023
【０２５２】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第１領域ＡＲＥＡ１、第２領域ＡＲＥＡ２には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）である回折構造ＤＯＥ１が形成されている。
【０２５３】
回折構造ＤＯＥ１は、３つの異なる波長の光束を用いて情報の記録及び／又は再生を行うための構造であり、なお且つ、Ｌ１レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための構造である。
【０２５４】
回折構造ＤＯＥ１において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、回折光が９０％以上の回折効率で発生し、第３光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０２５５】
本実施の形態における対物光学素子では、光ディスク側光学面Ｓ２にこういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは、光学面Ｓ２上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ１レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を２つの領域として異なる２つの回折構造ＤＯＥを設けても構わないし、Ｌ１レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２又は３つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束及至第３光束が共通に透過する領域では第１光束及至第３光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良いし、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０２５６】
さらに、回折構造ＤＯＥ１は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。
【０２５７】
（実施例Ｄ）
実施例Ｄでは、第１の対物光学素子は、ＨＤ（第２の光ディスク）専用であり、第２の対物光学素子は、ＢＤ（第１の光ディスク）、ＤＶＤ（第３の光ディスク）及びＣＤ（第４の光ディスク）共用である。
【０２５８】
実施例Ｄにおける第１の対物光学素子の実施例１について説明する。
（実施例１）
第１の対物光学素子は、プラスチック材料の単玉レンズＬ１で構成され、光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２の両面が非球面である。λ１＝４０７ｎｍに対する屈折率は１．５４３である。実施例１のレンズデータを表１８に示す。
【０２５９】
【表１８】
2005353261.tif 000024
【０２６０】
実施例Ｄにおいて、以上の第１の対物光学素子と組み合わせて用いることができる第２の対物光学素子の実施例１について説明する。
（実施例１）
第２の対物光学素子は、プラスチックからなるＬ１レンズとガラス材料からなるＬ２レンズからなる。
【０２６１】
Ｌ１レンズは、その両面に回折型の位相構造が設けられていて、その光源側面Ｓ１及び光ディスク側面Ｓ２、の両面に、図３（ａ）〜（ｄ）で示すような階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥが形成されており、この位相構造によって第１の波長λ１＝４０８ｎｍの光束は、回折されず０次光として透過し、第２の波長λ２＝６５８ｎｍ、第３の波長λ３＝７８５ｎｍ、の光束は＋１次の方向に回折される。これら光源側面Ｓ１のベースとなる面形状は非球面であり、光ディスク側面Ｓ２のベースとなる面形状は平板形状である。
【０２６２】
Ｌ２レンズはガラスモールド等で作成されるガラスの両面非球面レンズであり、対物光学素子はＬ２レンズ単体で倍率Ｍ１＝０とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施例のように、第１光束に対する第２倍率Ｍ２と、第２光束に対する第３倍率Ｍ３、及び第３光束に対する第４倍率Ｍ４を同じ０とする場合、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板の厚さの違い、ＢＤの保護基板とＣＤの保護基板の厚さの違いにより、対物光学素子とＤＶＤの保護基板、対物光学素子とＣＤの保護基板とを透過した第２光束及び第３光束の球面収差は位相構造なしでは補正過剰方向となってしまう。
【０２６３】
次に、第２の対物光学素子の詳細について説明する。Ｌ１レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．５０９１であり、アッベ数νｄが５６．４のプラスチックレンズであり、λ１＝４０８ｎｍに対する屈折率は１．５２４２４、λ２＝６５８ｎｍに対する屈折率は１．５０６４２、λ３＝７８５ｎｍに対する屈折率は１．５０３２４である。また、Ｌ２レンズは、ｄ線での屈折率ｎｄが１．６９３５であり、アッベ数νｄが５３．２のガラスレンズである。Ｌ１レンズとＬ２レンズとを一体化する場合には、別部材の鏡枠を介するのが普通である。しかし、Ｌ１レンズの光学機能部（第１光束が通過する、Ｌ１レンズの領域）の周囲に、光学機能部と一体に成形されたフランジ部を設け、かかるフランジ部とＬ２レンズの一部同士を融着や接着等で接合することで一体化されている構造とすることも可能である。実施例１のレンズデータを表１９に示す。
【０２６４】
【表１９】
2005353261.tif 000025
【０２６５】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１は、図８に示すように、ＮＡ２内の領域に対応する光軸を含む第１領域ＡＲＥＡ１と、ＮＡ２からＮＡ１までの領域に対応する第２領域ＡＲＥＡ２とに分割されており、第１領域ＡＲＥＡ１には、図３（ａ）、（ｂ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＨＯＥ」という。）である回折構造ＨＯＥ１が形成されている。
【０２６６】
第１領域ＡＲＥＡ１に形成された回折構造ＨＯＥ１において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝２・ｑ        （１０）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されている。但し、λ１は第１の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０８μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。
【０２６７】
光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では２×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光としてそのまま透過する。
【０２６８】
また、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では（２×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ３−１）／λ３）×λ３（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ３は波長λ３に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第３波長λ３は（Ｎ３−１）／λ３が（Ｎ１−１）／λ１の略２倍であるので、隣接する階段構造間では略１×λ３（μｍ）の光路差が発生し、第３光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。
【０２６９】
一方、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５８μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛２×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ２−１）／λ２｝×λ２＝｛２×０．４０８／（１．５２４２−１）×（１．５０６４−１）／０．６５８｝×λ２＝１．１９９・λ２（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは５に設定されているため、隣接する輪帯同士で第２波長λ２の１波長分の光路差が生じることになり（（１．１９９−１）×５≒１）、第２光束は＋１次の方向に回折する（＋１次回折光）。このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、８７．５％となるが、ＤＶＤに対する情報の記録／再生には十分な光量である。
【０２７０】
Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２は、図８に示すように、ＮＡ３内の領域に対応する光軸を含む第３領域ＡＲＥＡ３と、ＮＡ３からＮＡ１までの領域に対応する第４領域ＡＲＥＡ４とに分割されており、第３領域ＡＲＥＡ３には、図３（Ｃ）、（ｄ）に示したような、その内部に階段構造が形成された複数の輪帯が光軸を中心として配列された構造である回折構造ＨＯＥ２が形成されている。
【０２７１】
第３領域ＡＲＥＡ３に形成された回折構造ＨＯＥ２において、各輪帯内に形成された階段構造の深さＤは、
Ｄ・（Ｎ１−１）／λ１＝５・ｑ        （１１）
で算出される値に設定され、各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されている。但し、λ１は第３の発光点ＥＰ１から射出されるレーザ光束の波長をミクロン単位で表したものであり（ここでは、λ１＝０．４０８μｍ）、Ｎ１は波長λ１に対するＬ１レンズの媒質屈折率、ｑは自然数である。
【０２７２】
光軸方向の深さＤがこのように設定された階段構造に対して、第１波長λ１の第１光束が入射した場合、隣接する階段構造間では５×λ１（μｍ）の光路差が発生し、第１光束は実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。
【０２７３】
また、この階段構造に対して、第２波長λ２（ここでは、λ２＝０．６５８μｍ）の第２光束が入射した場合、隣接する階段構造間では（５×λ１／（Ｎ１−１）・（Ｎ２−１）／λ２）×λ２（μｍ）の光路差が発生する。但し、Ｎ２は波長λ２に対するＬ１レンズの媒質屈折率である。第２波長λ２はλ２／（Ｎ２−１）とλ１／（Ｎ１−１）の比が略５：３の関係であるので、隣接する階段構造間では略３×λ２（μｍ）の光路差が発生し、第２光束も第１光束と同様に、実質的に位相差が与えられないので回折されずに０次回折光として透過する。
【０２７４】
一方、この階段構造に対して、第３波長λ３（ここでは、λ３＝０．７８５μｍ）の第３光束が入射した場合、隣接する階段構造間では｛５×λ１／（Ｎ１−１）×（Ｎ３−１）／λ３｝×λ３＝｛５×０．４０８／（１．５２４２−１）×（１．５０５０−１）／０．７８５｝×λ３＝２．５・λ３（μｍ）の光路差が発生する。各輪帯内の分割数Ｐは２に設定されているため、第３光束は±１次の方向にほぼ同じ回折効率で回折する（＋１次回折光と−１次回折光）。本実施例では＋１次回折光を用いてＣＤに対する情報の記録／再生を行っており、このときの第２光束の＋１次回折光の回折効率は、４０％強となる。また−１次回折光は、フレア光となる。
【０２７５】
ここで、＋１次回折光の回折効率を高くするために、例えば階段形状の光軸と平行な面と光軸と平行でない方の面の傾きを最適化したり、例えば前記光軸と平行でない面の形状を波面収差的に望ましいとされる形状から少し変えたりすることが、よって改善することが出来る。また、Ｌ１レンズを構成する材料の媒質分散を変えて、なおかつ階段形状の分割数Ｐを変えることで効率を高くすることも可能である。
【０２７６】
Ｌ２レンズは、第１波長λ１とある有限倍率とＢＤの保護基板との組合せに対して球面収差が最小となるように設計されている。そのため、本実施の形態のように、第１光束に対する第１倍率Ｍ１と、第２光束に対する第３倍率Ｍ３と、第３光束に対する第４倍率Ｍ４とを同じ０とする場合、ＢＤの保護基板と、ＤＶＤの保護基板、ＣＤの保護基板の厚さの違いにより、Ｌ２レンズとＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束の球面収差、及びＬ２レンズとＣＤの保護基板とを透過した第３光束の球面収差は補正過剰方向となってしまう。
【０２７７】
Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１設けられた回折構造ＨＯＥ１と、Ｌ１レンズの光ディスク側の光学面Ｓ２に設けられた回折構造ＨＯＥ２、の各輪帯の幅は、それぞれ第２光束、第３光束が入射した場合に、回折作用により＋１次回折光に対して補正不足方向の球面収差が付加されるように設定されている。回折構造ＨＯＥ１、回折構造ＨＯＥ２による球面収差の付加量と、ＢＤの保護基板とＤＶＤの保護基板、ＣＤの保護基板の厚みの差により発生する補正過剰方向の球面収差とが互いに相殺することで、回折構造ＨＯＥ１とＤＶＤの保護基板とを透過した第２光束はＤＶＤの情報記録面上で良好なスポットを形成し、回折構造ＨＯＥ２とＣＤの保護基板とを透過した第３光束はＣＤの情報記録面上で良好なスポットを形成する。
【０２７８】
このように回折構造ＨＯＥを２面用いることで３種類の光ディスクに１つの対物光学系で対応しながらそれぞれの光束の倍率Ｍ１、Ｍ３、Ｍ４を全て０にすることが可能となる。全ての結像倍率を０とすることで、第１光ディスクから第３光ディスクまで、全ての光ディスクに対して情報の記録／再生を行う際のトラッキングによるレンズシフトで発生するコマ収差の問題が解決されるので非常に好ましい構成である。
【０２７９】
また本実施例ではＬ１レンズの両面を回折構造ＨＯＥとしたが、少なくとも１つの回折構造ＨＯＥをＬ２レンズに設けてもよく、回折構造ＨＯＥを２面用いれば、上記両面回折構造ＨＯＥと同じ効果を得ることが出来る。
【０２８０】
更に、Ｌ１レンズの半導体レーザ光源側光学面Ｓ１の第２領域ＡＲＥＡ２、又は、光ディスク側光学面Ｓ２の第４領域ＡＲＥＡ４には、光軸を含む断面形状が鋸歯形状の複数の輪帯から構成された回折構造（以下、この回折構造を「回折構造ＤＯＥ」という。）である回折構造ＤＯＥ１、回折構造ＤＯＥ２、が形成されていても良い。
【０２８１】
回折構造ＤＯＥ１は、Ｌ２レンズを例えばプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化、を抑制するための、回折構造ＤＯＥ２は、Ｌ２レンズをプラスチックレンズで構成した場合に特に問題となる、青紫色と赤色、両領域における対物光学系ＯＢＪの色収差と、温度変化に伴う球面収差変化を抑制するための構造である。
【０２８２】
回折構造ＤＯＥ１において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍに対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、回折光が９５％以上の回折効率で発生し、十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差補正も可能となる。
【０２８３】
回折構造ＤＯＥ２において、光軸に最も近い段差の高さｄ１は、例えば波長４００ｎｍ（Ｌ１レンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３である）に対して所望次数の回折光の回折効率が１００％となるように設計されている。このように段差の深さが設定された回折構造ＤＯＥ１に対して、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生するので、何れの波長領域において十分な回折効率が得られるとともに、青紫色領域で色収差を補正した場合でも、第２光束の波長領域における色収差補正が過剰になりすぎない。ここで、第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにしたが、第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０２８４】
本実施例における対物光学素子では、こういった回折構造ＤＯＥを設けていないが、これら回折構造ＤＯＥは前述第２領域ＡＲＥＡ２、第４領域ＡＲＥＡ４以外にＬ２レンズの光学面上に設けても良い。その際の回折構造ＤＯＥは、Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面全域を１つの領域として１つの回折構造ＤＯＥとしても構わないし、前記Ｌ２レンズで回折構造ＤＯＥを設けた光学面を、光軸を中心とする同心円状の２又は３つの領域として、それぞれの領域で異なる回折構造ＤＯＥを設ける構成としても構わない。これら際のそれぞれの領域における回折効率は、第１光束及至第３光束が共通に透過する領域では第１光束及至第３光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い（例えば段差の高さを、波長４００ｎｍ（Ｌ１レンズの、波長４００ｎｍに対する屈折率は１．５２７３である）に対して回折効率が１００％となるように設計すれば、第１光束が入射すると、＋２次回折光が９６．８％の回折効率で発生し、第２光束が入射すると、＋１次回折光が９３．９％の回折効率で発生し、第３光束が入射すると、＋１次回折光が９９．２％の回折効率で発生する、という回折効率の振り分けが可能である。）し、第１光束と第２光束が共通に透過する領域では第１光束と第２光束に対して回折効率を振り分けるようにすれば良い。また第１波長λ１に対して最適化することで、第１光束の回折効率を重視した構成としても良い。
【０２８５】
さらに、回折構造ＤＯＥ１、ＤＯＥ２は、青紫色領域において、入射光束の波長が長くなった場合に、球面収差が補正不足方向に変化し、入射光束の波長が短くなった場合に、球面収差が補正過剰方向に変化するような球面収差の波長依存性を有する。これにより、環境温度変化に伴い集光素子で発生する球面収差変化を相殺することで、高ＮＡのプラスチックレンズである対物光学素子の使用可能な温度範囲を広げている。
【０２８６】
本実施例のＬ１レンズでは、半導体レーザ光源側の光学面Ｓ１に回折構造ＨＯＥを形成し、光ディスク側の光学面Ｓ２に回折構造ＤＯＥを形成した構成としたが、これとは、逆に、光学面Ｓ１に回折構造ＤＯＥを形成し、光学面Ｓ２に回折構造ＨＯＥを形成した構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２８７】
【図１】回折構造の例を示す図である。
【図２】回折構造の例を示す図である。
【図３】回折構造の例を示す図である。
【図４】位相差付与構造の例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【図６】本実施の形態の光ピックアップ装置に用いる対物レンズアクチュエータ装置の斜視図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。
【図８】対物光学素子の正面図（ａ）、側面図（ｂ）、背面図（ｃ）である。
【図９】光路をハーフミラーで分けて、対物光学素子に光路を導く光ピックアップ装置の構成例を示す図である。
【図１０】光路をミラーを移動させて分け、対物光学素子に光路を導く光ピックアップ装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０２８８】
１０  対物レンズアクチュエータ機構
２０  トラッキングアクチュエータ
ＡＰ  絞り
ＢＳ  ビームシェイパー
ＣＯＬ  コリメータ
ＣＹ１  シリンドリカルレンズ
ＤＯＥ  回折構造
ＤＰ  ダイクロイックプリズム
ＥＸＰ  ビームエキスパンダ
ＨＯＥ  回折構造
Ｌ１，Ｌ２  光学素子（レンズ）
ＬＤ１  半導体レーザ
ＬＤ２  半導体レーザ
ＬＤ３  半導体レーザ
ＯＢＪ１，ＯＢＪ２  対物光学素子
ＯＤ１〜４  光ディスク
ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＰＤ  光検出器
ＰＵ１  光ピックアップ装置
ＰＵ２  光ピックアップ装置
ＱＷＰ  １／４波長板
ＳＬ１  センサレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005353261.tif 000032
【図８】
2005353261.tif 000033
【図９】
2005353261.tif 000034
【図１０】
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